集成直流稳压电源的设计

沈阳理工大学装备工程学院课程设计说明书

摘 要

随着科技的发展，电器，电子设备已经广泛的应用于日常，科研，学习等各个方。电源作为电气，电子设备无可或缺的能源供应部件，需求日益增加，而且对电源的功能和稳定性也提出了要求。本课程设计目的在于培养同学们自主设计制作的能力，同时学会应用仿真软件对设计电路进行模拟分析。电源作为通信电路中必不可少的重要组成部分，它受到越来越多的重视。在电子线路的相关应用中, 电源是其必不可少的部分, 电源系统质量的优劣和性能的可靠性直接决定着整个电子设备的质量。直流稳压电源作为直流能量的提供者, 在各种电子设备中有着极其重要的地位, 它的性能良好与否直接影响到电子产品的精度、稳定性和可靠性。随着电子技术的日益发不太复杂的电子线路发展到今天具有较强功能的模块。人们对电源的质量、功能和性能要求也随之变得越来越高。

本文介绍一种以可调式稳压器为核心组成的正负输出可调的直流稳压电源。该电源主要由电源变压器、单相桥式整流电路、滤波电路和稳压电路等部分所组成。本设计的主要内容是围绕着如何使串联可调直流稳压电源输出直流电压稳定、脉动成分减小而展开的。首先介绍了稳压电源的设计方法，接着介绍了电容滤波电路的性能特点，然后介绍了各单元电路设计仿真，并在电路中采用了提高稳定度，提高温度稳定性及限流型过流保护电路的具体措施，以确保电路安全稳定的工作。因此，直流稳压电源的设计具有重要的意义。在本文中，首先对稳压电路原理进行分析。其次，根据设计标准搭建典型的电路进行分析，最后，对整个电路进行总结。

关键词：直流稳压 ;电源; 整流 ;滤波 ;稳压;

I

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目 录

1 绪 论 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 2 设计任务 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 3

2.1课程设计的目的及意义 ----------------------------------------------------------------------- 3 2.2课程设计任务与要求 -------------------------------------------------------------------------- 3 2.3实验器材 ----------------------------------------------------------------------------------------- 3 2.4课程设计技术指标 ----------------------------------------------------------------------------- 3 3 集成直流稳压电源的工作原理 -------------------------------------------------------------------- 4

3.1 集成直流稳压电源的概述 ------------------------------------------------------------------- 4 3.1.1直流稳压电源的基本原理 ------------------------------------------------------------- 4 3.2.电源变压器及整流滤波 ----------------------------------------------------------------------- 4 3.3.三端集成稳压器 -------------------------------------------------------------------------------- 4 4 电路设计与调试 ---------------------------------------------------------------------------------------- 6

4.1 集成直流稳压电源的设计与调试 ---------------------------------------------------------- 6

4.1.1直流稳压电源的参数计算 ------------------------------------------------------------ 6 4.1.2 直流稳压电源元器件 ---------------------------------------------------------------- 7

4.1.3 直流稳压电源总原理图------------------------------------------------------------- 7

4.1.4集成直流稳压电源电路板实物图 --------------------------------------------------- 8

5 实验结果分析 ------------------------------------------------------------------------------------------- 9

5.1 集成直流稳压电源结果分析 ---------------------------------------------------------------- 9 5.1.1 整流滤波电路输出结果分析 ----------------------------------------------------- 9

5.1.2 直流稳压电路的输出分析结果 ----------------------------------------------------10 5.1.3 误差分析 ------------------------------------------------------------------------------10

6 总结 ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 11 致谢 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11 参考文献 ---------------------------------------------------------------------------------------------------13

II

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1 绪 论

1.1直流稳压电源的概述

电子设备用直流稳压电源的历史大约有五十年了。 五十年来出现了各种各样的直流稳压电源，但根据稳压的方式，一般可归纳为三大类：线性电源、铁磁谐振电源和开关电源。

线性直流稳压电源中的调整元件工作在线性放大状态，是一种连续调整输出电压的方法，所以称之谓线性电源。按调整元件对于未稳定的输入直流电压和负载的连接方式可以分为串联调整式和并联调整式两种。调整元件可以是电子管或晶体管。电子管稳压电源中的调整元件、放大元件、基准电压稳压管等都是电子管的。随着半导体工业的发展，到六十年代初期使用晶体三极管、二极管的晶体管稳压电源就取代了电子管稳压电源，直流稳压电源就由第一代而进入第二代。

铁磁谐振电源主要是指恒压变压器整流方式这一类。这种电源的优点是简单、可靠和成本低，曾广泛应用于对体积和重量要求不高的场合。它能有效地隔离来自电网的噪声，而且没有过电压的危险，不需要过电压保护电路。它的缺点是体积大而笨重；对电网频率变化敏感；负载稳定度不高。1 9 6 6 年前后又出现了参数变压器。参数变压器由LC 并联谐振电路组成, 本质上是一个功率振荡器。它具有很好的滤波性能和稳压性能, 有过载、过压、欠压保护作用。参数变压器有许多优良特性, 人们认为它是有发展前途的。

所谓开关式直流稳压电源系指以开关工作方式控制输出电压的直流稳压电源。四十年代发展起来的磁放大器开关式直流稳压电源是利

用铁芯的“饱和”、“非饱和”两种状态进行开关控制的，那是一种低频磁放大器。五十年代后期到六十年代盛行的可控硅相控整流方式也属于开关电源一类。六十年代初出现了脉宽调制型开关式直流稳压电源。七十年代初开始迅速发展了高频开关功率变换技术、主要是指变换器方式的高频开关式直流稳压电源。这是当代一种先进的直流稳压电源, 是第三代的直流稳压电源。

1.2本文研究的主要内容

通过集成直流稳压电源的设计，安装和调试，学会选择变压器、整流二极管、滤波电容、集成稳压器及相关元器件设计直流稳压电源；掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。

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设计基本要求：

1、根据设计要求确定直流稳压电源的设计方案，计算和选取元件参数。 2、完成各单元电路和总体电路的设计，并用计算机绘制电路图。 3、完成电路的安装、调试，使作品能达到预定的技术指标。

4、给出测试各项技术指标的方法（包括所使用的仪器），撰写测试报告及使用说明书。

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2 设计任务

2.1课程设计的目的及意义

通过集成直流稳压电源的设计，安装和调试，要求学会：

（1）选择变压器，整流二极管，滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源； （2） 掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。

2.2课程设计任务与要求

（1） 电路拟采用限流型

（2） 完成全源变压器只做理论设计 （3） 合理选择集成稳压器及扩流三极管

（4） 保护电电路理论设计，安装调试，绘制电路图，自制印刷版。 （5） 撰写设计报告，调试总结报告。

2.3实验器材

（1）计算机 （2）示波器

（3）PCB制作工具：

包括：电烙铁，剪刀，焊锡丝。，焊接剂，镊子等其他设计工具；

（4）元器件：电阻，电位器，电容，交流电源，电源接插件，IC插座，导线等等

2.4课程设计技术指标

（1）同时输出±15V电压、输出电流为500mA；

（2）输出纹波电压小于5mV，稳压系数小于5*10-3，输出内阻小于0.1Ω； （3）加输出保护电路，最大输出电流不超过2A。

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